Как лазерна тръба и високо напрежение единица?

лазерна тръба е стъклена колба с вътрешна кухина 3. Вътрешната и външната кухина напълнена със смес от СО2-N2-Той газ, средната кухина, предназначена за водно охлаждане на лазерна тръба. На вътрешните краища на кухината има електроди (анод и катод), за които електрически ток се подава към подаването на високо напрежение. При прилагане на ток е лазер.

високо напрежение единица - захранващ блок лазер тръба, което създава зареждане с високо напрежение, което позволява на лазерния тръба за генериране на лазерен лъч.

Операционната принципа на единицата за високо напрежение:

- Тя включва сигнал, при начална блок.

- механизъм за запалване се активира. Възниква напрежение до момента, когато изпълнението не е започнало (т.е., докато текущия поток от катод към анод). Ако токът не е протекъл, блок за високо напрежение повишава напрежението до максималната възможна, и може да се случи следното:

а) високо напрежение единица изключва независимо;

б) за високо напрежение единица ще продължи да издава възможно най-бързо, че напрежението ще се деактивират своите бобини за запалване и олово блок неизползваем.

- Когато протича ток в лазерна тръба, единица високо напрежение включва текущата стабилизатор. Той поддържа желаната текущата сила във веригата независимо от промените на натоварването в електрическата верига.

Основни характеристики на тока предава от подаването на високо напрежение за лазерна тръба - това напрежение и ток.

Напрежение (кВ) - е дело на прехвърляне на електрически заряд от катода към анода. Различни лазерни тръби различни необходимото напрежение за запалване. В лазерни тръби имат характерен "изпичане напрежение" и "Работно напрежение". "Запалване напрежение" - е работа, която ви позволява да "свърже" катода и анода на лазерната тръба към катода към анода ток течеше. След като се установи връзката, напрежението намалява и лазерна тръба работи при намалена напрежение, се нарича "работно напрежение".

Current (mA) - е размерът на такса прехвърлени на една единица време. Повишена текущата увеличава количеството на такса прехвърля чрез лазерна тръба.

За работа на лазерна тръба изисква:

I. Наличието в материала на лазерния тръба, в която е нестабилни нива.

В този случай, веществото действа като CO2 и Той газ.

II. Създаване на обърнато на населението.

Населението инверсия - квантово състояние на среда, в която броят на заредени частици (ε2) вече незаредени (ε1).

Ако инверсия население е създаден в активна среда, излъчването на един атом може да повлияе на излъчване на други атоми (superradiance).

Населението инверсия в лазерна тръба е създадена от електрически разряд. Въздействието на външни електромагнитни полета в среда газ лазерна тръба (смес от СО2-N2-He) води до образуване на йони и свободни електрони с допълнителна кинетична енергия, която, когато се сблъскват с неутрални атоми СО2 ги предава им допълнителна енергия прехвърлянето им възбудено състояние (ε2).

Към тръбата е създаден в инверсия на лазерния популация (ε2> ε1), таксата трябва да бъде достатъчна, което увеличава пропорционално на тока (mA).

Трайното се случва в момент, когато населението инверсия достигне определена критична стойност. При ниски токове помпа (МА), по-малка от половината от атомите на активната среда на лазерна тръба е възбудено състояние. С увеличаване на помпена ток (mA) инверсия на населението се постига.

Всяка заредена частица винаги ще се стреми да се върне в първоначалното си състояние (ε2-> ε1). Това е един от принципите на квантовата физика. В резултат на преминаването на частиците от възбудено състояние на нормално се освобождава електромагнитна вълна (фотон).

На възбудени частици са способни да излъчват нови фотони:

В този случай новосформираната фотон излъчен на случаен принцип (несвързано), което не позволява да се увеличи капацитета на потока на главния лазерния лъч. Има един вид "семена" в трептене на частиците на процеса печалба и възбуждане.

Стимулирано излъчване на фотон обикновено се появява в резултат на:

1) Collision CO2 заредени частици с неутрален атом или фотон. В резултат на такъв сблъсък е изправен фотон създава нова фотони, които са съгласувани помежду си. Ключовият момент е, че втората фотона има същата честота, фаза, посока и поляризация като първата, тази функция прави възможно да се обработи оптично усилване, т.е. създаване на лазер.

2) резонансна енергия трансфер от N2 атома. Абсорбцията на електромагнитното поле атома п2 получи допълнително кинетичната енергия, която се изолира под формата на вибрации (резонанс), който на свой ред се предава на възбудени атоми СО2 и ги кара да стимулирано излъчване на фотона.

3) ефектите на външното електромагнитно поле. Важно е, че когато обърнат населението преобладават предизвикани преходи (стимулирано излъчване) с емисии на съгласувани фотони. По този начин загубата на енергия от преходите на частиците до натоварено положение става незначително.

Когато енергиен трансфер изпомпване устройство в активна среда излишък възниква възбудени атома. Спонтанни фотони, възникващи в активната среда, взаимодействат с възбудени атома и евентуално инициират мощна лавина принудително излъчвани фотони, които образуват лазерния лъч.

III. Създаване на положителна обратна връзка (оптичен резонатор).

Оптичната резонатор се състои от стъклена колба, отляво и отдясно, които са запоени две огледала: он (коефициент на отражение на 0.98) непрозрачен, а другият - полупрозрачен (пропускливост 0.5).

В оптичния резонатор поради отражение смущения вълни се случи. Wave пътуват в близост до оста на резонатора, той се усилва в средата за печалба и се отразява от огледалата периодично. На всяко отражение вълна частично преминава през полупрозрачен огледалото и оставя резонатор. Отразената вълна се усилва и следващата отново частично отразена от кухината. За да могат да се използват, предавани светлинни фотони, тя изисква доста мощна лавина от съгласувани фотони.

Всяко отклонение от хоризонталната ос на вълната резонатор се отклонява от хоризонталната ос е все и може да бъде извън кухината.

Ако вземем всички по-горе, ние получаваме следното: електрическо напрежение се нуждае от частици и Той СО2 молекули до по-високо ниво на енергия. Частици с високо ниво на енергия се сблъскват с други частици и излъчват фотони, които се събират в една обща поток многократно отразени от огледалото и евентуално изхода чрез полупрозрачен огледалото под формата на лазерно лъчение.

Както е описано по-горе, сместа газ в лазерна тръба се състои от смес от въглероден двуокис, азот и хелий. Обикновено газове такива пропорции:

1hCO2 + 2xN2 + 7xHe или 1xCO2 + 1xN2 + 8xHe или 1xCO2 + 6xN2 + 12xHe

CO2 - основният компонент на газовата смес в молекулите от които са летливи нива. В резултат на тези атоми преходи от една степен към друга енергия, абсорбирана или освободен. Обикновено абсорбира енергията на електромагнитното поле, генерирано от лазерна тръба, свързан с подаването на високо напрежение. Енергията се освобождава под формата на фотон.

N2 - допълнителен компонент газова смес, което е добър резонатор. С поглъщането на енергия, азот трябва да 95% от тази енергия в вибрации. Тези вибрации се прехвърлят към молекулите на СО2, карайки ги да се движат и се сблъскват една с друга.

Не - смес мулти компонент газ. Първо, тя увеличава скоростта и ефективността на изпразване на горното ниво на енергия, т.е. увеличава скоростта и ефективността на новата емисия на фотони. На второ място, високата топлопроводимост на хелий поддържа бързо отнемане на топлина от околната среда, която поддържа ниска температура СО2. Ниска температура на СО2, от своя страна, не позволява да се създаде висока популация от ниски нива на енергия, което увеличава броя на заредените частици, които са в състояние да отделят нов фотон. На трето място, високата топлопроводимост на хелий намалява скоростта на разграждане на газ СО2:

Q + 2CO2 → 2CO + O2, където Q - топлина

хелиеви атоми са толкова малки, че те са в състояние, без външно влияние произволно премине през кристалната решетка на стъкло, използвано за образуване на лазерна тръба. Това означава, че с течение на времето на газ хелий лазерна тръба на сместа се изпарява. По този начин, остаряла тръба при липса на достатъчно количество от хелиеви атоми не ще позволи да се използват ефективно всички молекула СО2, и също така да увеличи скоростта на разграждане на СО2. Това ще се проявява в ниска мощност на и бързото изчерпване на лазерна тръба.

За йонизация на частиците газ в лазерна тръба трябва да бъде високо напрежение, генерирана от единицата за високо напрежение. При пробив на клемите на анода и катода на лазерна тръба и изчерпването на напрежението на газова смес, необходимо за запалване тръба (обратна връзка) се увеличава, съпротивлението на лазерна тръба също се увеличава. В един момент на необходимата сила на напрежение, така че устройството за високо напрежение не може да се справи с проблема за "запалване" на лазерна тръба, и електрическа повреда може да се случи във вътрешността на уреда. В резултат на разпределението на електрическия ток стига до високо напрежение метален корпус блок, от който по-нататък се влива в другите електронни компоненти на машината, както и на човешкото тяло, които в този момент ще се докоснат до машината. За да се избегне повреда на високо напрежение звено и други свързаните елементи (включително лазерна тръба), е необходимо да се изолира контактите качествено лазерна тръба за свързване и единицата за високо напрежение и основи единица високо напрежение.

Повишена текущата увеличава броя на такса прехвърлени от катода към анода в лазерна тръба. Повишена зареждане ще увеличи броя на частиците в газовата смес (активната среда), участващи в образуването и създаване на фотони на електромагнитните вълни, които при изхода на лазерна тръба ще се появят като лазер. Но ние не трябва да забравяме, че контактите вътре лазерна тръба са предназначени за определен максимален размер на такса, която може да бъде извършена в единица време. Това означава, че когато надвишава максималния възможен ток, анода ще се разпадне, частиците са изложени на сместа на лазерна тръба газ, той отравяне и да допринесе за по-бързото недостатъчност на лазерния предавателя. Освен това, контакта самата крайна сметка може да се провали, което да доведе лазерната тръба в неизправност.

лазерна тръба има обратна волт-амперна характеристика, така че повече ток, по-ниско напрежение. Когато една малка сила ток напрежението е толкова голяма, че увеличава риска от подаването на високо напрежение.

За да се опише настоящите параметрите на лазерната тръба 2 е критичен параметър: напрежение (кВ) и ток (mA). Напрежението може да се счита като определено количество необходимо за запалване на лазерна тръба. В бъдещата стойност на "работно напрежение" е по-нисък от "високо напрежение". Следователно, е необходимо изборът на подаването на високо напрежение към лазерна тръба че високо напрежение устройството е в състояние да произвежда поне една стойност на напрежение, за да може да се възпламени лазерна тръба. Практическото значение е, че може да се използва за разпалване на ниска мощност тръби блокове, по принцип, предназначен за лазерна тръба висока мощност. Но не се постави на препоръчаните ниска мощност модели с високо тръби, защото, ако устройството не е в състояние да възпламени лазерна тръба, тя ще се увеличи капацитета до толкова дълго, колкото няма да се провалят. Нека да преминем към текущата сила: важно е да не се прилага за ток лазерна тръба, която не е предназначена за този модел телефон. Излишният ток ще повреди контактите на лазерна тръба, които водят до бързото му изчерпване и безполезност.

Таблица 1 Характеристики на лазерни тръби

Ограничаване на силата на тока може да бъде 2 начина:

1. Поставете високо напрежение единица, така че да даде максимална здравина ток е този, който ще отговаря на вашия лазерен тръба.

2. Да не се използва високо напрежение единица при 100% мощност, като по този начин можете ръчно намерите ограничение по мощност (в проценти) по-горе, които използването на вашия високо напрежение единица ще бъде пагубно за вашия лазерен тръба.

лазерна мощност на тръбата може да се увеличи по няколко начина, един от които е достъпна за потребителя, дори и:

1. Промяна в състава на катода.

Катодът на лазерна тръба може да бъде покрит със злато.

2. Увеличение на продължителността на лазерна тръба и диаметъра му.

Една от характеристиките, описващи резонатор Фабри-Перо, който се използва в лазерни тръби, фактор качество на резонатора (Q). Приблизително Q характеристика може да бъде описан като съотношение на енергия, съхранявана на загубите на енергия мощност. Коефициентът на Q ще бъде по-висока, ако резонатор е в състояние да се запасите повече енергия, или загуба на енергия поради отраженията ще бъде по-малко. Един от формули, които могат да бъдат описани качество фактор (Q) е:

L - дължина на резонатора

R - огледала отражение резонатор

Това показва, че с увеличаване на индекса на L (дължина резонатор) в числителя, ние увеличаваме качеството фактор. Чрез увеличаване на индекс R (коефициент на отражение на оптически елемент) ще намали стойността на знаменател, което от своя страна увеличава коефициента на качество.

3. Силно охлажда лазерна тръба.

При ниски температури, възбудените частиците в лазерна тръба става дълго, освен това намалява скоростта на разграждане на газовата смес. Но не забравяйте, че е необходимо да се охлади ума!

Тъй като това е един от наличните методи за охлаждане на лазерна тръба до температура под точката на оросяване: притежават различни охлаждащи вериги за лазерни оптика и останалата част от тръба част от него. За това е необходимо да се създаде допълнителна охлаждаща верига около оптиката на лазерна тръба, където водата за доставка при 2-3 градуса над точката на оросяване, за да се избегне мъгла. Например, оптични елементи увити около тънка силиконова тръба, през която се подава топла вода.

Лазерни тръби обикновено са проектирани да работят при температура 10-40 градуса по Целзий. Но, както е написано по-горе, по-ниската работна температура газът СО2, толкова по-бавно е неговото разпадане. оптимална работна температура в стая с температура от 25 градуса по Целзий и влажност 45-55% се счита за 14 градуса по Целзий. Това означава, че температурата на течността на охлаждащата тръба трябва да бъде 14 градуса по Целзий. Би било възможно да се охлади тръбата дори повече, но има проблем в оптичния кухина на лазерна тръба. По краищата на кухината са огледала, които могат да замъглят, когато стигнете до точката на оросяване. Замъглени огледало половината значително намалява способността му да премине лазера. Следователно, температурата на охлаждащата течност трябва да бъде по-висока от 2-3 градуса по Целзий изчислява точката на оросяване в помещението, в което лазер тръба. Необходимо е също така да се помисли, че при приближаване на точката на оросяване на оптиката на лазерна тръба ще се появи конденз. Ако този кондензат се образува върху контактите на лазерна тръба, може да инактивиране и тръба и устройството за високо напрежение. Добрата изолация на контакти ще помогне да се избегне тази ситуация. Охлаждаща тръба може не само дестилирана вода, но също и различни хладилни агенти, включително антифриз. Но има смисъл да се направи само в случаите, когато температурата и влажността на помещението позволява за охлаждане на лазерна тръба за отрицателни температури. Също така трябва да се помни, че специфичната топлина на антифриз е 25% по-нисък топлинен капацитет на водата, така че водата като охладител ефективно една четвърт. На възбудени частиците на активното средство за лазерна тръба излъчващи яркост на. Това се проявява в червено, понякога виолетова светлина, излъчвана от лазерното лъчение в лазерна тръба, която се движи по протежение на оста на кухината. Колкото повече атоми, които участват в създаването на електромагнитна вълна, с по-наситени ще бъдат светлината вътре лазерна тръба. На луминисценцията на газа в този случай - е молекулно колебание със същата честота. С изчерпването на газовата смес в цвета на тръба на емисиите ще се превърне в бяло. Но бял лазерен лъч в рамките на тръбата не само изчерпването на газовата смес. При високи температури, охладител, от 23-25 ​​градуса по Целзий, мощност на лазер тръба може да бъде значително намалена и лъчът се превръща в бяло. Това показва, прегряване на газовата смес: населените ниски енергийни нива, лазерна тръба не може ефективно да се използват средства, с СО2 разположение атома; CO2 увеличава скоростта на разлагане.

Таблица 4 подбор охладител за охлаждане на лазерна тръба